计算机组成原理 第 章作业
计算机组成原理-作业参考答案
第1章计算机系统概论5. 冯诺依曼计算机的特点是什么解：冯诺依曼计算机的特点是：P8(1)计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；(2)指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；(3)指令和数据均用二进制表示；(4)指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置；(5)指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；(6)机器以运算器为中心（原始冯诺依曼机）。
7. 解释下列概念：主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。
解：课本P9-10(1)主机：是计算机硬件的主体部分，由CPU和主存储器MM合成为主机。
(2)CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早期的运算器和控制器不在同一芯片上，现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了Cache）。
(3)主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。
(4)存储单元：可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。
(5)存储元件：存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取。
(6)存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。
(7)存储字长：一个存储单元所存储的二进制代码的总位数。
(8)存储容量：存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）。
(9)机器字长：指CPU一次能处理的二进制数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。
(10)指令字长：机器指令中二进制代码的总位数。
8. 解释下列英文缩写的中文含义：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS解：全面的回答应分英文全称、中文名、功能三部分。
计算机组成原理第章作业答案完整PPT资料
解：I/O设备向CPU提出中断 假设初始CPU空闲，则当I/O将第一个数据放在接口的数据缓冲寄存器中后，向CPU发第一个中断请求，CPU立即响应；
16. 而程序中断方式虽然也是通过“程序”传送数据，但程序仅对I/O传送阶段进行控制，I/O准备阶段不需要CPU查询。
2. 简要说明CPU与I/O之间传递信息可 采用哪几种联络方式？它们分别用于什么 场合？
答： CPU与I/O之间传递信息常采用 三种联络方式：直接控制（立即响应）、 同步、异步。 适用场合分别为：
直接控制适用于结构极简单、速度极 慢的I/O设备，CPU直接控制外设处于某种 状态而无须联络信号。
同步方式采用统一的时标进行联络， 适用于CPU与I/O速度差不大，近距离传送 的场合。
（4）反映I/O设置工作状态的功能
试比较单重中断和多重中断服务程序的处理流程，说明它们不同的原因。
16. 在什么条件和什么时间， CPU可以响应I/O的中断请求？
解：CPU响应I/O中断请求的 条件和时间是：当中断允许状态为 1（EINT=1），且至少有一个中断 请求被查到，则在一条指令执行完 时，响应中断。
有何作用？ 试问是否要将打印机输出停下来，等磁盘操作结束后，打印机输出才能继续进行？为什么？ 解：这是一道多重中断的题，由于磁盘中断的优先权高于打印机，因此应将打印机输出停下来，等磁盘操作结束后，打印机输出 才能继续进行。
N个数据所需的处理时间=P×N+Q秒
平均每个数据所需处理时间= （P×N+Q）/ N 秒；
10. 什么是I/O接口?它与端口有何 区别？为什么要设置I/O接口？I/O接 口如何分类？
解： I/O接口一般指CPU和I/O设 备间的连接部件；
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（4）(－5)10＝(－101)2＝－1.01×22
阶码E＝127＋2＝129＝(10000001)2
机器数形式：1 10000001 01000000000000000000000
十六进制形式：C0A00000H
2.13写出下列十六进制的IEEE单精度浮点数代码所代表的十进制数值。
解：
（1）(0.15625)10＝(0.来自00101)2＝1.01×2－3
阶码E＝127＋(－3)＝124＝(1111100)2＝01111100
机器数形式：0 01111100 01000000000000000000000
十六进制形式：3E200000H
（2）(－0.15625)10＝(－0. 00101)2＝－1.01×2－3
（1）若e1＞e2，是否有N1＞N2
（2）若S1、S2均为规格化数，上述结论是否正确？
答：（1）不一定
（2）正确
2.15设一个六位二进制小数x＝0.a1a2a3a4a5a6，x≥0，请回答：
（1）若要x≥81，a1a2a3a4a5a6需要满足什么条件？
（2）若要x＞21，a1a2a3a4a5a6需要满足什么条件？
第二章作业解答
2.2分别计算用二进制表示4位、5位、8位十进制数时所需要的最小二进制位的长度。
答：
∵ 4位十进制数的最大数为9999，213＝8192＜9999＜214＝16384
∴表示4位十进制数所需的最小二进制位的长度为14位。
∵ 5位十进制数的最大数为99999，216＝65536＜9999＜217＝131072
2.6已知x的二进制真值，试求[x]补、[－x]补、[x/2]补、[x/4]补、[2x]补、[4x]补、[－2x]补、[－x/4]补。（设机器采用定点小数，字长为8位，若结果不存在或出错，请注明）
计算机组成原理课后习题答案
计算机组成原理课后习题答案(一到九章)(总40页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--作业解答第一章作业解答基本的软件系统包括哪些内容答：基本的软件系统包括系统软件与应用软件两大类。
系统软件是一组保证计算机系统高效、正确运行的基础软件，通常作为系统资源提供给用户使用。
包括：操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、分布式软件系统、网络软件系统、各种服务程序等。
计算机硬件系统由哪些基本部件组成它们的主要功能是什么答：计算机的硬件系统通常由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器等五大部件组成。
输入设备的主要功能是将程序和数据以机器所能识别和接受的信息形式输入到计算机内。
输出设备的主要功能是将计算机处理的结果以人们所能接受的信息形式或其它系统所要求的信息形式输出。
存储器的主要功能是存储信息，用于存放程序和数据。
运算器的主要功能是对数据进行加工处理，完成算术运算和逻辑运算。
控制器的主要功能是按事先安排好的解题步骤，控制计算机各个部件有条不紊地自动工作。
冯·诺依曼计算机的基本思想是什么什么叫存储程序方式答：冯·诺依曼计算机的基本思想包含三个方面：1) 计算机由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五大部件组成。
2) 采用二进制形式表示数据和指令。
3) 采用存储程序方式。
存储程序是指在用计算机解题之前，事先编制好程序，并连同所需的数据预先存入主存储器中。
在解题过程（运行程序）中，由控制器按照事先编好并存入存储器中的程序自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行，直到获得所要求的结果为止。
早期计算机组织结构有什么特点现代计算机结构为什么以存储器为中心答：早期计算机组织结构的特点是：以运算器为中心的，其它部件都通过运算器完成信息的传递。
随着微电子技术的进步，人们将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片里构成了微处理器。
计算机组成原理课后习题及答案(完整版)
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• 3. 什么是摩尔定律？该定律是否永远生效 ？为什么？
• 答：P23，否，P36
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系统总线
第三章
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1. 什么是总线？总线传输有何特点？ 为了减轻总线的负载，总线上的部件都应 具备什么特点？
解：总线是多个部件共享的传输部件； 总线传输的特点是：某一时刻只能有 一路信息在总线上传输，即分时使用； 为了减轻总线负载，总线上的部件应 通过三态驱动缓冲电路与总线连通。
解： 总线标准——可理解为系统与模块、 模块与模块之间的互连的标准界面。 总线标准的设置主要解决不同厂家各 类模块化产品的兼容问题； 目前流行的总线标准有：ISA、EISA、 PCI等； 即插即用——指任何扩展卡插入系统 便可工作。EISA、PCI等具有此功能。
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11. 画一个具有双向传输功能的总线逻
12
总线的主设备（主模块）——指一次总
线传输期间，拥有总线控制权的设备（模块）； 总线的从设备（从模块）——指一次总
线传输期间，配合主设备完成传输的设备（模 块），它只能被动接受主设备发来的命令；
总线的传输周期——总线完成一次完整 而可靠的传输所需时间；
总线的通信控制——指总线传送过程中 双方的时间配合方式。
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10
4. 为什么要设置总线判优控制？常见的集 中式总线控制有几种？各有何特点？哪种方式响 应时间最快？哪种方式对电路故障最敏感？
解：总线判优控制解决多个部件同时申请总 线时的使用权分配问题；
常见的集中式总线控制有三种： 链式查询、计数器查询、独立请求；
特点：链式查询方式连线简单，易于扩充，
《计算机组成原理》各章练习参考答案
《计算机组成原理》各章练习题参考答案第一章思考练习题一.填空1.电子数字计算机可以分为专用计算机和通用计算机两类。
2.硬件采用LSI或VLSI的电子计算机属于计算机发展过程中的第四代。
3.存储器中存放数据和程序。
4.一台计算机包括运算、存储、控制、输入及输出五个单元。
5.完成算术运算和逻辑运算的部件是运算器(或ALU)；运算器的核心是加法器；控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果的部件是控制器。
6.CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线是内部总线；CPU同存储器、通道等互相连接的总线是系统总线；中、低速I/O设备之间互相连接的总线是I/O总线。
7.在多总路线结构中，CPU总线、系统总线和高速总线相连通过桥实现。
8.计算机软件一般分为系统软件和应用软件。
9.完整的计算机系统由硬件系统和软件系统构成。
10.机器字长是指一台计算机一次所能够处理的二进制位数量。
11.数据分类、统计、分析属于计算机在数据处理方面的应用。
12.计算机是一种信息处理机，它最能准确地反映计算机的主要功能。
13.个人台式商用机属于微型机。
14.对计算机软硬件进行管理，是操作系统的功能。
15.用于科学技术的计算机中，标志系统性能的主要参数是MFLOPS。
16.通用计算机又可以分为超级机、大型机、服务器、工作站、微型机和单片机六类。
17.“存储程序控制”原理是冯.诺依曼提出的。
18.运算器和控制器构成CPU，CPU和主存构成主机。
19.取指令所用的时间叫取指周期，执行指令所用的时间叫执行周期。
20.每个存储单元都有一个编号，该编号称为地址。
21.现代计算机存储系统一般由高速缓存、主存和辅存构成。
22.计算机能够自动完成运算或处理过程的基础是存储程序和程序控制原理。
二.单选1.存储器用来存放( C )。
A.数据B.程序C.数据和程序D.正在被执行的数据和程序2.下面的描述中，正确的是( B )A.控制器能够理解、解释并执行所有的指令及存储结果。
计算机组成原理课后作业1-8章
[y]浮＝ 11 110，11.100010
△E＝Ex－Ey＝[Ex]补＋[－Ey]补＝11 101 ＋00 010＝11 111
修改后的x表示为：
[x]浮＝ 11 110，0.010010 (1) 00. 0 1 0 0 1 0
2)尾数求差
＋ 00. 0 1 1 1 1 0
MS= Mx － My =00. 110000 (1)
MS= Mx+My =11 . 1101 00 (1) 3)规格化处理
00. 0 1 0 0 1 0 ＋ 11. 1 0 0 0 1 0
11 . 1 1 0 1 0 0
执行2次左规处理， MS= 11 . 0 1 0 0 1 0 (0)， ES= 11 100 4)舍入处理
5)判溢出
采用0舍1入法处理，则舍去0
∴ 规格化数 符号位
1
阶码(8) 0111 1101
尾数(23) 1011 0000 0000 0000 0000 000
2020年12月21日星期一
12
5、已知x和y，用变形补码计算x＋y，同 时指出结果是否溢出。
①x=0.11011 y=0.00011
[x]补＝00.11011 ，[y]补＝00.00011
27/64
27/64 = 0.011011B = 1.1011 * 2-2
e=－2，则E＝e＋127＝125
∴ 规格化数 符号位
0
阶码(8) 0111 1101
尾数(23) 1011 0000 0000 0000 0000 000
－27/64
－27/64 =－0.011011B =－1.1011 * 2-2
示；尾数23位，用补码表示；基数为2。请写出：(1)最大数的
(完整版)计算机组成原理作业讲解1-4章答案分解
1．1 概述数字计算机的发展经过了哪几个代？各代的基本特征是什么？略。
1．2 你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？略。
1．3 试举一个你所熟悉的计算机应用例子。
略。
1．4 计算机通常有哪些分类方法？你比较了解的有哪些类型的计算机？略。
1．5 计算机硬件系统的主要指标有哪些？答：机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。
答：计算机硬件系统的主要指标有：机器字长、存储容量、运算速度等。
1．6 什么是机器字长？它对计算机性能有哪些影响？答：指CPU一次能处理的数据位数。
它影响着计算机的运算速度，硬件成本、指令系统功能，数据处理精度等。
1．7 什么是存储容量？什么是主存？什么是辅存？答：存储容量指的是存储器可以存放数据的数量（如字节数）。
它包括主存容量和辅存容量。
主存指的是CPU能够通过地址线直接访问的存储器。
如内存等。
辅存指的是CPU不能直接访问，必须通过I/O接口和地址变换等方法才能访问的存储器，如硬盘，u盘等。
1．8 根据下列题目的描述，找出最匹配的词或短语，每个词或短语只能使用一次。
（1）为个人使用而设计的计算机，通常有图形显示器、键盘和鼠标。
（2）计算机中的核心部件，它执行程序中的指令。
它具有加法、测试和控制其他部件的功能。
（3）计算机的一个组成部分，运行态的程序和相关数据置于其中。
（4）处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O设备做什么的部件。
（5）嵌入在其他设备中的计算机，运行设计好的应用程序实现相应功能。
（6）在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。
（7）管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。
（8）将高级语言翻译成机器语言的程序。
（9）将指令从助记符号的形式翻译成二进制码的程序。
（10）计算机硬件与其底层软件的特定连接纽带。
供选择的词或短语：1、汇编器2、嵌入式系统3、中央处理器（CPU）4、编译器5、操作系统6、控制器7、机器指令8、台式机或个人计算机9、主存储器10、VLSI答：（1）8，（2）3，（3）9，（4）6，（5）2，（6）10，（7）5，（8）4，（9）1，（10）7计算机系统有哪些部分组成？硬件由哪些构成？答：计算机系统硬件系统和软件系统组成。
《计算机组成原理》第一章课后题答案解析
1.l 解释下列名词摩尔定律：对集成电路上可容纳的晶体管数目、性能和价格等发展趋势的预测，其主要内容是：成集电路上可容纳的晶体管数量每18个月翻一番，性能将提高一倍，而其价格将降低一半。
主存: 计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取。
控制器：计算机的指挥中心，它使计算机各部件自动协调地工作。
时钟周期：时钟周期是时钟频率的倒数，也称为节拍周期或T周期，是处理操作最基本的时间单位。
多核处理器：多核处理器是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。
字长：运算器一次运算处理的二进制位数。
存储容量: 存储器中可存二进制信息的总量。
CPI：指执行每条指令所需要的平均时钟周期数。
MIPS：用每秒钟执行完成的指令数量作为衡量计算机性能的一个指标，该指标以每秒钟完成的百万指令数作为单位。
CPU时间：计算某个任务时CPU实际消耗的时间，也即CPU真正花费在某程序上的时间。
计算机系统的层次结构：计算机系统的层次结构由多级构成，一般分成5级，由低到高分别是：微程序设计级，机器语言级，操作系统级，汇编语言级，高级语言级。
基准测试程序：把应用程序中使用频度最高的那那些核心程序作为评价计算机性能的标准程序。
软/硬件功能的等价性：从逻辑功能的角度来看，硬件和软件在完成某项功能上是相同的，称为软/硬件功能是等价的，如浮点运算既可以由软件实现，也可以由专门的硬件实现。
固件：是一种软件的固化，其目的是为了加快软件的执行速度。
可靠性：可靠性是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。
产品可靠性定义的要素是三个“规定”：“规定条件”、“规定时间”和“规定功能”。
MTTF：平均无故障时间，指系统自使用以来到第一次出故障的时间间隔的期望值。
MTTR：系统的平均修复时间。
MTBF：平均故障间隔时间，指相邻两次故障之间的平均工作时间。
可用性：指系统在任意时刻可使用的概率，可根据MTTF、MTTR和MTBF等指标计算处系统的可用性。
计算机组成原理·第六版(课后习题)第一章
计算机组成原理·第六版（课后习题）第⼀章第⼀章计算机系统概论1. ⽐较电⼦数字计算机和电⼦模拟计算机的特点电⼦数字计算机中处理的信息是在时间上离散的数字量，运算过程是不连续的；电⼦模拟计算机中处理的信息是连续的变化的物理量，运算过程是连续的。
2. 数字计算机如何分类？分类的依据是什么？分为专⽤计算机和通⽤计算机分类依据是计算机性能、速度、价格、运⾏的经济性3. 数字计算机有哪些应⽤ ？科学计算、⼈⼯智能、家⽤电器、测量等4. 冯·诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些组成部分？主要设计思想：1）采⽤存储程序的⽅式编织好的程序和数据都存放在同⼀存储器中，2）计算机可以在⽆⼈⼲预的请扩下⾃动完成逐条指令的取出和执⾏指令的任务3）指令和数据均以⼆进制码的形式存储在计算机中组成部分：运算器、存储器、I/O设备、逻辑器、5. 什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据⾃？什么是指令字？存储容量：存储器中所有存储单元的总数单元地址：每个存储单元的编号数据字：某字代表要处理的数据指令字：某字为⼀条指令6. 什么是指令？什么是程序？指令：计算机硬件可以直接执⾏的每⼀个基本的算术运算或逻辑运算的操作程序：解算某⼀问题的⼀串指令寻列7. 指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分他们是指令还是数据？指令：取指周期中从内存读出的信息流数据：执⾏器周期中内存读取的信息流8. 计算机的系统软件包括哪⼏部分？说明他们的⽤途。
半导体存储器称为内存存储容量更⼤的磁盘存储器和光盘存储器称为外存内存和外存共同来保存⼆进制数据运算器和控制器合称中央处理器，简称CPU ⽤来控制计算机以及进⾏算术逻辑运算配适器是外围设备与主机联系的桥梁，相当于转换器，使主机和外围设备并⾏协调⼯作9. 计算计的系统软件包括哪⼏类？说明他们的⽤途包括系统程序和应⽤程序。
系统程序⽤于简化程序设计，提⾼计算机使⽤效率应⽤程序是⽤户利⽤计算机来解决某些问题⽽编制的程序10. 现代计算机系统如何进⾏多级划分？这种分级观点对计算机设计会产⽣什么影响？微程序设计级机器语⾔级操作系统级汇编语⾔级⾼级语⾔级⽤⼀系列的级来组成计算机的借⼝对于掌握计算机是如何组成的提供了良好的结构和体制分级的挂念来设计计算机保证产⽣⼀个良好的系统结构也是很有帮助的11. 为什么软件能够转化为硬件？硬件能转化为软件？实现这种转化的媒介是什么？应为任何操作可以由软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执⾏可以由软件完成，也可以由硬件完成，实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻辑等价性。
计算机组成原理课后习题参考答案
计算机组成原理答案第一章计算机系统概论1．比较数字计算机和模拟计算机的特点。
解：模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的；数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行。
两者主要区别见P1 表1.1。
2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机。
通用计算机又分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机六类。
分类依据：专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。
通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格等因素。
4．冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？解：冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是：存储程序和程序控制。
存储程序：将解题的程序（指令序列）存放到存储器中；程序控制：控制器顺序执行存储的程序，按指令功能控制全机协调地完成运算任务。
主要组成部分有：（控制器、运算器）（CPU的两部分组成）、存储器、输入设备、输出设备（I/O设备）。
5．什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？解：存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位KB、MB、GB来度量，存储容量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。
单元地址：简称地址，在存储器中每个存储单元都有唯一的地址编号，称为单元地址。
数据字：若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据，则称数据字。
指令字：若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称指令字。
6．什么是指令？什么是程序？解：指令：计算机所执行的每一个基本的操作。
程序：解算某一问题的一串指令序列称为该问题的计算程序，简称程序。
7．指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？解：一般来讲，在取指周期中从存储器读出的信息即指令信息；而在执行周期中从存储器中读出的信息即为数据信息。
计算机组成原理作业1-10章答案(完全版)
计算机组成原理作业1-10章答案(完全版) 第1章计算机系统概论1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？解：P3计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。
计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。
计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。
硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。
2. 如何理解计算机的层次结构？答：计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。
（1）硬件系统是最内层的，它是整个计算机系统的基础和核心。
（2）系统软件在硬件之外，为用户提供一个基本操作界面。
（3）应用软件在最外层，为用户提供解决具体问题的应用系统界面。
通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。
各层次之间关系密切，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，各层次的划分不是绝对的。
3. 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。
答：机器语言是计算机硬件能够直接识别的语言，汇编语言是机器语言的符号表示，高级语言是面向算法的语言。
高级语言编写的程序（源程序）处于最高层，必须翻译成汇编语言，再由汇编程序汇编成机器语言（目标程序）之后才能被执行。
4. 如何理解计算机组成和计算机体系结构？答：计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，如指令系统、数据类型、寻址技术组成及I/O机理等。
计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，包含对程序员透明的硬件细节，如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能，及相互连接方法等。
5. 冯?诺依曼计算机的特点是什么？解：冯?诺依曼计算机的特点是：P8? 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成； ? 指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问； ? 指令和数据均用二进制表示；? 指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置；? 指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行； ? 机器以运算器为中心（原始冯?诺依曼机）。
计算机组成原理第1章习题与答案
计算机组成原理第1章习题与答案一、选择题1．从器件角度看，计算机经历了五代变化。
但从系统结构看，至今绝大多数计算机仍属于（）计算机。
A.并行B.冯·诺依曼C.智能D.串行2．冯·诺依曼机工作的基本方式的特点是（）。
A.多指令流单数据流B.按地址访问并顺序执行指令C.堆栈操作D.存贮器按内容选择地址3．在下面描述的汇编语言基本概念中，不正确的表述是（）。
A.对程序员的训练要求来说，需要硬件知识B.汇编语言对机器的依赖性高C.用汇编语言编写程序的难度比高级语言小D.汇编语言编写的程序执行速度比高级语言慢4.（2009年考研题）冯·诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是（）。
A.指令操作码的译码结果B.指令和数据的寻址方式C.指令周期的不同阶段D.指令和数据所在的存储单元5．（2011年考研题）下列选项中，描述浮点数操作速度指标的是（）。
A.MIPSB.CPIC.IPCD.MFLOPS6．（2012年考研题）基准程序A在某计算机上的运行时间为100秒，其中90秒为CPU时间，其它时间忽略不计。
若CPU速度提高50%，I/O速度不变，则基准程序A所耗费的时间是（）秒。
A.55B.60C.65D.707．（2013年考研题）某计算机主频为1.2 GHz，其指令分为4类，它们在基准程序中所占比例及CPI如下表所示。
该机的MIPS数是（）。
A.100B.200C.400D.6008．（2014年考研题）程序P在机器M上的执行时间是20s，编译优化后，P 执行的指令数减少到原来的70%，而CPI增加到原来的1.2倍，则P在M上的执行时间是（）。
A.8.4秒B.11.7秒C.14秒D.16.8秒9．（2015年考研题）计算机硬件能够直接执行的是（）。
Ⅰ．机器语言程序Ⅱ．汇编语言程序Ⅲ．硬件描述语言程序A.仅ⅠB.仅ⅠⅡC.仅ⅠⅢD.ⅠⅡⅢ二、名词解释1．吞吐量2．响应时间3．利用率4．处理机字长5．总线宽度6．存储器容量7．存储器带宽8．主频/时钟周期9．CPU执行时间10．CPI 11．MIPS 12．FLOPS三、简答题1．指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？2．冯·诺依曼计算机体系结构的基本思想是什么？按此思想设计的计算机硬件系统应由哪些部件组成？3．计算机系统分为哪几个层次？每层分别用软件还是硬件实现？计算机组成原理第1章习题答案一、选择题1．B 2．B 3．C 4.C 5．D 6．D 7．C 8．D 9．A二、名词解释1．吞吐量：一台计算机在某一时间内能够处理的信息量。
计算机组成原理作业
1.1写出计算机的主要技术指标。
【解】
（1）机器字长：指CPU中ALU一次能处理二进制数据的位数。通常CPU的数据总线以及运算器的位数同计算机的字长一致。计算机的字长同处理能力和计算精度有关。字长越长，计算精度就越高，处理能力也就越强。
（2）运算速度：以每秒钟能执行多少条指令来表示的，用来衡量计算机运算的快慢程度。常用以MIPS（Million Instruction Per Second，每秒钟百万条指令）为描述单位。
=00.11000, x+y= (0.11)2=(3/4)10
(2) [x]补=0,10111 [y]补=1,00101
[x+y]补= [x]补+ [y]补= 00,10111 +11,00101
= 11,11100, x+y= (-100)2=(-4)10
[x-y]补= [x]补+ [-y]补= 00,10111+ 00,11011
(3)[-124]原= [-1111100]原=1,1111100
[-124]反= [-1111100]反=1,0000011
[-124]补= [-1111100]补=1,0000100
2.4给出以下机器数，求其真值(用二进制和十进制数表示）。
(1)［x］原=00100111 (2)［x］补=10101101
5、Cache的三种映像方式各如何实现？实际应用中通常采用哪种映像方式？为什么？
【答】直接映像是将主存中的某一块只能映像到Cache中的一个固定块上；
全相联映像是主存中的某一块可以映像到Cache中的任一块上；
组相联映像是介于直接映像和全相联映像之间的一种折中方式，即：组内全相联映像，组间直接映像。1分
计算机组成原理答案 张功萱 顾一禾等编著
作业解答第一章作业解答1.3 冯·诺依曼计算机的基本思想是什么？什么叫存储程序方式？答：冯·诺依曼计算机的基本思想包含三个方面：1) 计算机由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五大部件组成。
2) 采用二进制形式表示数据和指令。
3) 采用存储程序方式。
存储程序是指在用计算机解题之前，事先编制好程序，并连同所需的数据预先存入主存储器中。
在解题过程（运行程序）中，由控制器按照事先编好并存入存储器中的程序自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行，直到获得所要求的结果为止。
1.4 早期计算机组织结构有什么特点？现代计算机结构为什么以存储器为中心？答：早期计算机组织结构的特点是：以运算器为中心的，其它部件都通过运算器完成信息的传递。
随着微电子技术的进步，人们将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片里构成了微处理器。
同时随着半导体存储器代替磁芯存储器，存储容量成倍地扩大，加上需要计算机处理、加工的信息量与日俱增，以运算器为中心的结构已不能满足计算机发展的需求，甚至会影响计算机的性能。
为了适应发展的需要，现代计算机组织结构逐步转变为以存储器为中心。
1.8 衡量计算机性能有哪些基本的技术指标？以你所熟悉的计算机系统为例，说明它的型号、主频、字长、主存容量、所接的I/O设备的名称及主要规格。
答：衡量计算机性能的基本技术指标主要有：1. 基本字长2. 主存容量3. 运算速度4. 所配置的外部设备及其性能指标5. 系统软件的配置还有可靠性、可用性、可维护性、以及安全性、兼容性等性能指标。
第二章作业解答2.2 分别计算用二进制表示4位、5位、8位十进制数时所需要的最小二进制位的长度。
答：∵4位十进制数的最大数为9999，213＝8192＜9999＜214＝16384∴表示4位十进制数所需的最小二进制位的长度为14位。
∵5位十进制数的最大数为99999，216＝65536＜9999＜217＝131072∴表示5位十进制数所需的最小二进制位的长度为17位。
计算机组成原理_第1章作业
计算机组成原理作业（一）尹老师20151.2 如何理解计算机系统的层次结构？计算机的层次结构大体分为硬件和软件。
硬件：1)微程序机器M0（微指令系统）：由硬件直接执行微指令；2)传统机器M1（机器语言机器）：用微程序解释机器指令；软件：3)虚拟机器M2（操作系统机器）：用机器语言解释操作系统；4)虚拟机器M3（汇编语言机器）：将汇编语言翻译成机器语言程序；5)虚拟机器M4（高级语言机器）：将编译程序翻译成汇编语言程序；不过随着科技的发展，软硬件的分界线并不是一成不变的，硬件的范畴还将不断扩大。
1.5 冯诺依曼计算机的特点是什么？以冯诺依曼1945年提出的“储存程序”为基础的各类计算机通称冯诺依曼计算机，其特点可归为以下几点：1)计算机由运算器、存储器、控制器、输入输出设备，五大部分组成；2)指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访；3)指令和数据均用二进制表示；4)指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置；5)指令在存储器中按顺序存放。
通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序；6)机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。
1.8 解释英文代号：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS。
1)CPU：Central Processing Unit，中央处理器，主要由运算器和控制器组成，是计算机硬件的核心部件；2)PC：Program Counter，程序计数器，其功能是存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数形成下一条指令地址；3)IR：Instruction Register，指令寄存器，其功能是存放当前正在执行的指令；4)CU：Control Unit，控制单元，控制器的核心部件，其功能是产生微操作命令序列；5)ALU：Arithmetic Logic Unit，算术逻辑运算单元，为运算器的核心部件，其功能是进行算术、逻辑运算。
计算机组成原理答案(张功萱等编著)终极完整版
作业解答第一章作业解答1.3冯·诺依曼计算机的基本思想是什么？什么叫存储程序方式？答：冯·诺依曼计算机的基本思想包含三个方面：1)计算机由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五大部件组成。
2)采用二进制形式表示数据和指令。
3)采用存储程序方式。
存储程序是指在用计算机解题之前，事先编制好程序，并连同所需的数据预先存入主存储器中。
在解题过程（运行程序）中，由控制器按照事先编好并存入存储器中的程序自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行，直1.4现代计1.81.2.3.4.5.1.9（1（2（3（4___D___A.计算机可以代替人的脑力劳动B.计算机可以存储大量的信息C.计算机是一种信息处理机D.计算机可以实现高速运算（5）存储程序概念是由美国数学家冯·诺依曼在研究__D___时首先提出来的。
A.ENIACB.UNIVAC-IC.ILLIAC-IVD.EDVAC（6）现代计算机组织结构是以__B___为中心，其基本结构遵循冯·诺依曼思想。
A.寄存器B.存储器C.运算器D.控制器（7）冯?诺依曼存储程序的思想是指__C___。
C.数据和程序都存储在存储器D.数据和程序都不存储在存储器1.10填空题（1）计算机CPU主要包括①和__②____两个部件。
答：①运算器②控制器（2）计算机的硬件包括①、__②____、__③____、__④____和__⑤____等5大部分。
答：①运算器②控制器③存储器④输入设备⑤输出设备（3）计算机的运算精度与机器的①有关，为解决精度与硬件成本的矛盾，大多数计算机使用__②____。
答：①字长②变字长运算（4）从软、硬件交界面看，计算机层次结构包括①和__②____两大部分。
答：①实机器②虚机器（5（6（71.11（1（2（3（4（5（6（7（82.2答：∵4∴表示4∵5∴表示5∵8∴表示8位十进制数所需的最小二进制位的长度为27位。
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计算机组成原理作业（第五、三章）
第五章
5.17 某系统对输入数据进行取样处理，每抽取一个输入数据，CPU就要中断处理一次，将取样的数据存至存储器的缓冲区中，该中断处理需P秒。
此外，缓冲区内每存储N个数据，主程序就要将其取出进行处理，这个处理需Q秒。
试问该系统可以跟踪到每秒多少次中断请求？解：
5.21 中断向量通过什么总线送至什么地方？为什么？
答：中断向量通过数据总线送至PC。
由于中断向量要为中断服务子程序提供入口地址，使得主程序转到中断服务子程序继续执行，所以中断向量要通过数据总线送至PC。
5.22 程序查询方式和程序中断方式都是通过“程序”传送数据，二者的区别是什么？
答：程序查询方式通过“程序”传送数据时，程序对I/O的控制包括了I/O准备和I/O传送两段时间。
由于I/O的工作速度通常比CPU慢，因此程序进行时CPU要反复询问I/O的状态，使得CPU原地踏步等待，降低了其工作效率。
程序中断方式虽然也是通过“程序”传送数据，但程序仅对I/O传送阶段进行控制。
在I/O 设备准备就绪前CPU不需要进行查询，使得CPU可以与I/O并行工作，提高了其工作效率。
5.23 调用中断服务程序和调用子程序有何区别？
答：调用中断服务程序和调用子程序的区别如下：
（1）调用子程序是预先安排好的，而调用中断服务程序是随机发生的；
（2）调用子程序是为主程序服务的，而中断服务程序与主程序并没有什么关系；
（3）子程序是由调用指令给出的目标地址，中断是由隐指令获得中断服务程序的入口地址。
5.27 DMA方式有何特点？什么样的I/O设备与主机交换信息时采用DMA方式，举例说明。
答：
DMA方式工作特点：由于主存和DMA接口之间存在数据通路，所以主存和设备交换信息是不通过CPU的，也不需要CPU暂停现行程序为设备服务，省去了保护和恢复现场的工作，因此DMA的工作速度比程序中断方式的快。
通常DMA与主存交换数据是采用如下三种方法：
（1）停止CPU访问主存
（2）周期挪用
（3）DMA与CPU交替访问
当I/O设备与硬盘、U盘等辅存交换信息时，即可采用DMA方式。
因为在此传输过程中不需要CPU对信息进行处理，故不需要CPU的参与，故可以采用DMA方式。
5.28 CPU对DMA请求和中断请求的响应时间是否一样？为什么？
答：
CPU对DMA请求和中断请求的响应时间不一样，因为两种方式的交换速度相差很大，因此CPU必须以更短的时间间隔查询并响应DMA请求。
响应中断请求是在每条指令执行周期结束的时刻。
由于中断方式实际上就是程序的切换，所以CPU必须在每条指令执行周期结束的时刻才发出查询信号以获取中断请求。
若此时条件满足，CPU才能响应请求。
而响应DMA请求是在存取周期结束的时刻。
DMA请求是由DMA接口根据设备的工作状态向CPU申请占用总线。
只要总线此时未被占用，CPU即可立即响应DMA请求；若被占用，
则必须等待该存取周期结束时才能响应DMA请求。
5.29 结合DMA接口电路说明其工作过程。
答：DMA的数据传送过程可分为预处理、数据传送和后处理3个阶段：
（1）预处理
在DMA接口开始工作之前，CPU必须给它预置：控制逻辑传送方向、设备号、数据的主存起始地址、交换数据个数。
这些工作完成后，CPU继续执行原来的程序。
（2）数据传送
当I/O设备准备好输入或输出时，它便通过DMA接口向CPU提出占用总线的申请，若有多个DMA同时申请，则按轻重缓急由硬件排队判优逻辑决定优先等。
待I/O设备得到主存总线的控制权后，数据的传送便由该DMA接口进行管理。
（3）后处理
当DMA的中断请求得到响应后，CPU停止原程序的执行，转去执行中断服务程序，做一些DMA的结束工作。
这包括校验送入主存的数据是否正确；决定是否继续用DMA传送其它数据块，若继续传送，则又要对DMA接口进行初始化，若不需要传送，则停止外设；测试在传送过程中是否发生错误，若出错，则转错误诊断及处理错误程序。
5.30 在DMA的工作方式中，CPU暂停方式和周期挪用方式的数据传送流程有何不同，画图说明。
答：主要区别在于传送阶段，现行程序是否完全停止访存。
CPU暂停方式，让出总线使用权：
周期窃取方式，传送阶段不停止CPU访存，而是让出一个MM周期：
5.31 假设某设备向CPU传送信息的最高频率是40000次/秒，而相应的中断处理程序其执行时间为40μs，试问该外设是否可用程序中断方式与主机交换信息，为什么？
答：由于该设备向CPU传送信息的时间为1/40000 = 25μs < 40μs，即中断处理程序的执行速度比该设备信息交换的速度慢，故其不能用程序中断方式与主机进行信息交换。
5.33试从下面七个方面比较程序查询、程序中断和DMA三种方式的综合性能。
（1）数据传送依赖软件还是硬件。
（2）传送数据的基本单位。
（3）并行性。
（4）主动性。
（5）传输速度。
（6）经济性。
（7）应用对象。
解：比较如下：
（1）程序查询、程序中断方式的数据传送主要依赖软件，DMA主要依赖硬件；
（2）程序查询、程序中断传送数据的基本单位为字或字节，DMA为数据块；
（3）程序查询方式传送时，CPU与I/O设备串行工作；程序中断方式时，CPU与I/O设备并行工作，现行程序与I/O传送串行进行；DMA方式时，CPU与I/O设备并行工作，现行程序与I/O传送并行进行；
（4）程序查询方式时，CPU主动查询I/O设备状态；程序中断及DMA方式时，CPU被动接受I/O中断请求或DMA请求；
（5）程序中断方式由于软件额外开销时间比较大，因此传输速度最慢；程序查询方式软件额外开销时间基本没有，因此传输速度比中断快；DMA方式基本由硬件实现传送，因此速度最快；
（6）程序查询接口硬件结构最简单，因此最经济；程序中断接口硬件结构稍微复杂一些，因此较经济；DMA控制器硬件结构最复杂，因此成本最高；
（7）程序中断方式适用于中、低速设备的I/O交换；程序查询方式适用于中、低速实时处理过程；DMA方式适用于高速设备的I/O交换。
计算机组成原理作业（第三章）
3.5 解释下列概念：总线宽度、总线带宽、总线复用、总线的主设备（或主模块）、总线的从设备（或从模块）、总线的传输周期、总线的通信控制。
答：
总线宽度：通常是指数据总线的根数，用位来表示；
总线带宽：总线的数据传输率，指单位时间内总线上传输数据的位数，用每秒传输信息的字节数来衡量；
总线复用：指一条信号线可以分时传送两种或多种不同的信号；
总线的主设备（主模块）：指一次总线传输期间，拥有总线控制权的设备（模块）；
总线的从设备（从模块）：指一次总线传输期间，配合主设备完成数据传输的设备（模块），其只能被动接受主设备发来的命令；
总线的传输周期：指总线完成一次完整而可靠传输所需的时间；
总线的通信控制：指总线传送过程中发送方与接收方的时间配合方式。
3.8 为什么说半同步通信同时保留了同步通信和异步通信的特点？
答：半同步通信兼顾了同步通信与异步通信，既能像同步通信那样由统一的时钟控制，又能像异步通信那样允许传输时间的不一致，其工作效率介于同步与异步通信之间。
3.14设总线的时钟频率为8MHz，一个总线周期等于一个时钟周期。
如果一个总线周期中并行传送16位数据，试问总线的带宽是多少？
解：。